Fatores que influenciam a produção de ácidos carboxílicos a partir de resíduos agroindustriais / Factors that influence the production of carboxylic acids from agroindustrial wastes

RESUMO Os ácidos carboxílicos (ACs) são componentes químicos de base produzidos principalmente a partir da plataforma petroquímica. Entretanto, em razão de impactos ambientais, risco de escassez e elevados preços do petróleo, a produção biológica de AC por meio da digestão anaeróbia de recursos renováveis de baixo custo, como resíduos orgânicos das atividades agroindustriais, vem recebendo atenção crescente. Nesse contexto, o presente artigo objetiva discutir o processo de digestão anaeróbia aliada ao alongamento de cadeia carboxílica, a fim de orientar tomadas de decisão, como, por exemplo, escolha do substrato e definição das condições ambientais e dos parâmetros operacionais. Em geral, as condições que apresentam melhor viabilidade para produção de ácidos carboxílicos de cadeia média (ACCM) são: pH próximo a 6,0; temperatura mesofílica, já que oferece maior estabilidade operacional e os rendimentos obtidos em condições termofílicas não se mostram muito superiores; pressão parcial de hidrogênio (PPH) próxima a 10-5 aliada à limitação de CO2; tempo de residência celular (θc) inferior a 5 dias; e tempo de detenção hidráulica (TDH) baixo para sistemas contínuos. Uma das configurações mais promissoras é o uso de sistemas de dois estágios utilizando baixo pH como inibidor da metanogênese e extração de ACs em linha, para evitar a inibição devido à toxicidade dos produtos.

ABSTRACT Carboxylic acids (CA) are basic chemical components produced mainly through the petrochemical platform. However, due to environmental impacts, risk of scarcity and high petroleum prices, organic production of CA from the anaerobic digestion of low-cost renewable resources, such as organic wastes from agro-industrial activities, has been receiving increasing attention. In this context, the present paper aims to discuss the process of anaerobic digestion allied to the carboxylic chain elongation process, in order to guide decision making such as substrate choice, definition of environmental conditions, and operational parameters. In general, the conditions that present the best viability for MCCA production are: pH close to 6.0; mesophilic temperature since it offers greater operational stability and the yields obtained under thermophilic conditions are not much higher; hydrogen partial pressure (HPP) close to 10-5 combined with CO2 limitation; solids retention time (θc) < 5 days and low hydraulic retention time (HRT) for continuous systems. One of the most promising configurations is the use of two-stage systems using low pH as a methanogenesis inhibitor and inline CA extraction to avoid inhibition due to product toxicity.

Análise econômico-financeira do gerenciamento dos resíduos sólidos orgânicos em uma agroindústria de processamento mínimo de hortaliças / Economic and financial analysis of the management of organic solid waste from a small-scale agro-processing industry

RESUMO As atividades agroindustriais geram grandes quantidades de resíduos sólidos orgânicos. Por essa razão, são responsáveis por estabelecer metas e estratégias de gerenciamento de seus resíduos, visando, sempre que possível, à reutilização, à reciclagem e ao tratamento. Realizou-se um estudo de caso em que foi avaliada a viabilidade econômico-financeira de diferentes cenários para o gerenciamento de resíduos sólidos orgânicos provenientes do processamento mínimo de hortaliças em uma agroindústria localizada na cidade de Teresópolis, no estado do Rio de Janeiro, Brasil. Os cenários que avaliaram os custos com a disposição final dos resíduos sólidos orgânicos em aterros sanitários se apresentaram elevados. Já no cenário que considerou o tratamento dos resíduos sólidos orgânicos, por meio da técnica de compostagem, observou-se que este foi viável financeiramente e atrativo para investimento, pois apresentou uma rentabilidade na ordem de 19,28% a.a., rentabilidade esta superior às diferentes opções de aplicações financeiras disponíveis no mercado. Com o tratamento dos resíduos sólidos orgânicos e a comercialização do composto produzido, promove-se a geração de receita para a agroindústria e a destinação ambientalmente correta desses resíduos, pois o tratamento não só reduz os impactos ambientais e o volume de resíduos gerados, mas também permite a reinserção dos nutrientes no ciclo produtivo de novas culturas, gerando renda para a agroindústria. Para o tratamento dos resíduos faz-se necessário um investimento inicial de R$ 385.388,09, e estimou-se que o tempo necessário para a recuperação do capital financeiro foi de curto prazo, com quatro anos e dez meses.

ABSTRACT Agro-industrial activities generate large quantities of organic solid waste. For this reason, they are responsible for establishing goals and strategies for the management of their waste, aiming at reuse, recycling, and treatment whenever possible. This work presents a case study was carried out to evaluate the economic and financial viability of different scenarios for the management of agro-industry residues generated by the minimum processing of vegetables, located in Teresopolis, Rio de Janeiro, Brazil. The scenarios that evaluated the costs of disposal of organic solid waste in landfills were high. On the other hand, in the scenario that considered the treatment of organic solid wastes, through the composting technique, it was observed that it was financially feasible and attractive for investment, since it presented a profitability of 19.28% per year, which is higher than different options available in the market. With the treatment of organic solid waste and the commercialization of the compound produced, the generation of revenue for the agroindustry and the environmentally correct destination of this waste are promoted, since it not only reduces the environmental impacts and the volume of waste generated, but also allows the reinsertion of nutrients into the productive cycle of new crops, generating income for the agroindustry. For the treatment of waste, an initial investment of R$ 385,388.09 is necessary, where it was estimated that the time required to recover financial capital was in the short term, with four years and ten months.

Castor cake as organic fertilizer to control gastrointestinal nematodes in pasture-raised sheep / Torta de mamona como adubo orgânico para o controle de nematoides gastrintestinais em ovinos criados a pasto

Abstract Gastrointestinal parasitism is one of the factors that discourages farmers from raising small ruminants in cultivated pastures. To validate a soil treatment strategy to control the free-living stages of gastrointestinal nematodes (GIN), castor cake (CC) was used as a fertilizer on a pasture where sheep grazed on guinea grass under continuous stocking. On day zero, the pasture was divided into three paddocks, contaminated by GIN and treated, respectively, with CC divided into two applications (2CC1/2), CC in a single application (CC1) and organic compost in a single application (control). On day 21, eight GIN-free sheep were placed in each paddock. On day 58, significant differences (P<0.05) were observed: reduction of up to 66.10% in larvae.g-1 of dry mass in pastures fertilized with CC, decrease of up to 60.72% in infection rates among the animals in the groups treated with CC, higher average daily weight gain (over 185 g.day-1) and packed cell volume (over 26%) in the groups treated with CC, when compared to the control (128 g.day-1; 20.9%). In view of the results, the use of CC, mainly CC1, as a fertilizer for guinea grass pastures, under continuous stocking, proved to be promising, with 63.41% effectiveness in controlling worm infestations.

Resumo O parasitismo gastrintestinal é um dos fatores que fragiliza a exploração de pequenos ruminantes em pastagens cultivadas. Objetivando validar a estratégia de tratamento do solo para o controle dos estágios de vida livre de nematoides gastrintestinais (NGI), a torta de mamona (TM) foi utilizada como adubo, com ovinos pastejando em capim-tanzânia sob lotação contínua. No dia zero, o pasto foi dividido em três piquetes, contaminados por NGI e tratados, respectivamente, com TM parcelada em duas aplicações (2TM1/2), TM em uma única aplicação (TM1) e composto orgânico em única aplicação (testemunha). No dia 21, cada piquete recebeu oito ovinos livres de NGI. No dia 58, observaram-se diferenças significativas (P<0,05): redução de até 66,10% de larvas.g-1 de massa seca nas pastagens adubadas com TM; redução de até 60,72% da infecção dos animais nos grupos tratados com TM; ganho de peso médio diário (acima de 185 g.dia-1) e volume globular (acima de 26%) superior nos grupos tratados com TM, quando comparados com a testemunha (128 g.dia-1; 20,9%). Diante dos resultados, o uso da TM, principalmente TM1, como adubo em pasto de capim-tanzânia, sob lotação contínua, mostrou-se promissor, com eficácia de 63,41% para controlar a verminose.

Endoglucanase production by endophytic fungi isolated from vitis labrusca l. with peanut hull and sawdust as substrates / Produção de endoglucanase por fungos endofíticos isolados de Vitis labrusca L. utilizando casca de amendoim e serragem como substratos

Endoglucanases are enzymes widely employed in different industrial fields, albeit with high production costs. Studies on new microbial sources and low-cost substrates are highly relevant, including those on agro-industrial. Current analysis evaluates peanut hull (PH) and sawdust (SD) as substrates for submerged cultures of 14 endophytic fungi isolated from grapevine (Vitis labrusca L.) cultivars Bordô and Concord. Endophytes were grown on a carboxymethylcellulose (CMC) medium and the cup plate assay showed that eight strains (belonging to genera Cochliobolus, Diaporthe, Fusarium and Phoma) had positive results: enzymatic halos ranged from 10.8±0.02to 15.5±0.07 mm in diameter. Diaporthe sp. strains (GenBank accession codes KM362392, KM362368 and KM362378) and Fusariumculmorum KM362384 were highlighted as the most promising sources. Further, PH and SD as substrates for the fermentation of these fungi were evaluated by the cup plate assay and endoglucanase activity assay. Highest halo diameters were obtained for Diaporthe sp. KM362392: 16.1±0.01 mm (CMC), 14.5±0.01 mm (PH) and 14.7±0.03 mm (SD). The fungus also presented the highest levels of endoglucanase activity: analysis of variance revealed that CMC (3.52±0.98 µmol/min), PH (2.93±0.23 µmol/min) and SD (3.26±0.38 µmol/min) were similarly efficient as substrates. Results deepen knowledge on V. labrusca endophytes that may be endoglucanase sources, eventhough further optimizations in submerged cultures with PH and SD should be undertaken to increase theenzymatic production from these wastes.

Endoglucanases são enzimas amplamente empregadas em diferentes setores industriais; embora sua produção apresente custos elevados. Estudos sobre novas fontes microbianas e substratos mais baratos são de grande importância, incluindo os resíduos agroindustriais. Nesse estudo, casca de amendoim (CA) e serragem (SE) foram testadas como substratos para o cultivo submerso de 14 fungos endofíticos isolados das cultivares Bordô e Concord de videira (Vitis labrusca L.) Os endófitos foram crescidos em meio contendo carboximetilcelulose (CMC) e o ensaio cup plate mostrou resultados positivos para oito fungos (pertencentes aos gêneros Cochliobolus, Diaporthe, Fusarium and Phoma); os halos enzimáticos variaram entre 10,8±0,02 e 15,5±0,07 mm de diâmetro. Linhagens de Diaporthe sp. (códigos de acesso no GenBank KM362392, KM362368 e KM362378) e Fusariumculmorum KM362384 se destacaram como produtores mais promissores. Então, o uso de CA e SE como substratos para a fermentação desses fungos foi avaliado pelo ensaio cup plate e pela quantificação da atividade de endoglucanase. Os maiores halos enzimáticos foram obtidos para Diaporthe sp. KM362392: 16,1±0,01 mm (CMC), 14,5±0,01 mm (CA) e 14,7±0,03 mm (SE). Esse fungo também apresentou os maiores níveis de endoglucanase: a análise de variância revelou que CMC (3,52±0,98 µmol/min), CA (2,93±0,23 µmol/min) e SE (3,26±0,38 µmol/min) foram substratos similarmente eficientes. Esses resultados expandem o conhecimento sobre endófitos de V. labrusca que são fontes de endoglucanases; futuras otimizações quanto ao cultivo submerso com CA e SE podem ser utilizadas para aumentar a produção enzimática a partir do uso desses resíduos.

Extração assistida por ultrassom de casca de pitaya vermelha: fenólicos totais e capacidade antioxidante / Ultrasound assisted extraction of red pitaya peel: total phenolics and antioxidant capacity

Objetivou-se com o presente estudo, avaliar a eficiência da extração assistida por ultrassom no teor de fenólicos totais e na capacidade antioxidante na casca de pitaya em água e solução hidroetanólica em diferentes proporções, pelo método ABTS•+ e sistema β-caroteno/ácido linoleico. A extração da casca de pitaya em água (33,02±0,35 mg EAG.100 g-1) não diferiu do hidroetanólico 60% (31,34±1,68 mg EAG.100 g-1) e 70% (28,36±0,12 mg EAG.100 g-1) para fenólicos totais e pelo método ABTS•+ (20,82±1,02; 22,97±1,02 e 27,26±1,21 CE50 mg.mL-1, respectivamente), entretanto, a amostra aquosa apresentou maior percentual de inibição de oxidação (95,74±0,04) pelo sistema β-caroteno/ácido linoleico. O resíduo tem potencial para ser utilizado como ingrediente funcional no desenvolvimento de novos produtos na indústria alimentícia.

Filamentous fungi producing enzymes under fermentation in cassava liquid waste / Fungos filamentosos produtores de enzimas sob fermentação em manipueira

The conversion of agroindustrial residues by microorganisms has been explored from fermentative processes to obtain several bioactive molecules. The objective of this work was to isolate and select filamentous fungi present in cassava liquid waste for the production of amylase, carboxymethylcellulose (CMCase), pectinase and xylanase using the same residue as induction substrate in fermentative processes. A total of 65 filamentous fungi were isolated and qualitative tests indicated that approximately 86% of these strains were able to produce at least one of the enzymes and 32% capable of producing the four enzymes. Fermentation assays in cassava liquid residue-containing medium showed 6 fungal lines as potential enzyme producers. The maximum activities of pectinase, xylanase, amylase and CMCase were respectively observed at 96 hours of fermentation by the strain by the strain Aspergillus sp. B5C; at 120 hours (163.6 ± 0.13 nKat mL-1), by Aspergillus sp. B4I; at 144 hours (99.8 ± 0.24 nKat mL-1), by Penicillium sp. B3A; and at 48 hours (55.5 ± 0.21 nKat mL-1), by Aspergillus sp. B4O. These results suggest that cassava liquid waste was source of filamentous fungi producing amylase, CMCase, pectinase and xylanase, as well as a promising alternative substrate for bioprocesses aiming the production of enzymes.

A conversão de resíduos agroindustriais por micro-organismos tem sido explorada a partir de processos fermentativos para obtenção de diversas moléculas bioativas. O objetivo deste trabalho foi isolar e selecionar fungos filamentosos presentes em manipueira para produção de amilase, carboximetilcelulase (CMCase), pectinase e xilanase utilizando o próprio resíduo como substrato indutor. Um total de 65 fungos filamentosos foi isolado e testes qualitativos indicaram que, aproximadamente, 86% dessas linhagens foram hábeis em produzir pelo menos uma das enzimas e 32% capazes de produzir as quatro enzimas. Ensaios fermentativos em meio contendo manipueira apontaram 6 linhagens fúngicas como potenciais produtoras de enzimas. As atividades máximas de pectinase, xilanase, amilase e CMCase foram observadas, respectivamente, às 96 horas de fermentação (67.4 ± 0,6 nKat mL-1), pela linhagem Aspergillus sp. B5C; às 120 horas (163.6 ± 0,13 nKat mL-1), por Aspergillus sp. B4I; às 144 horas (99.8 ± 0,24 nKat mL-1), por Penicillium sp. B3A; e às 48 horas (55.5 ± 0,21 nKat mL-1), por Aspergillus sp. B4O. Estes resultados sugerem a manipueira como fonte de fungos filamentosos produtores de amilase, CMCase, pectinase e xilanase, além de um promissor substrato alternativo para bioprocessos visando a produção dessas enzimas.

Passion fruit and apple: from residues to antioxidant, antimicrobial and anti-Alzheimer's potential / Maracujá e maçã: de resíduos ao potencial antioxidante, antimicrobiano e anti-Alzheimer

ABSTRACT: The waste in the fruit production chain, including the juice and pulp industries, produces large quantities of leftover husks, seeds and bagasse. This volume of waste generates huge environmental and economic impact. The objective of this research was to determine the potential of using residues from passion fruit (Passiflora edulis) and apple (Malus domestica) varieties in the production of functional flours. Passion fruit flour showed greater reduction of DPPH (EC50%: 50.4μg/mL) radicals, showing antioxidant potential, as well as a more efficient inhibition of Staphylococcus aureus (71.3±1.2μg/mL), with a modest; however efficient, inhibition of acetylcholinesterase (10%). All Apple flours were good antioxidants and the fuji apple flour stood out inhibiting Pseudomonas aeruginosa (78.6±3.1μg/mL). All the residues showed potential for use as a functional product either as a source of antioxidants, a natural (antimicrobial) preservative for dry foods or supplementary use by patients with Alzheimer's disease.

RESUMO: O desperdício na cadeia produtiva de frutos, incluindo as indústrias de suco e polpa, produz grandes quantidades de resíduos, como cascas, sementes e bagaços. Esse volume de resíduos gera impacto ambiental e econômico. O objetivo deste trabalho foi determinar o potencial de aproveitamento de resíduos de maracujá (Passiflora edulis) e de variedades de maçã (Malus domestica) na produção de farinhas funcionais. A farinha de maracujá apresentou maior redução de radicais DPPH (EC50%: 50,4μg/mL), demonstrando potencial antioxidante, maior inibição de Staphylococcus aureus (71,3±1,2μg/mL) e da acetilcolinesterase (10%). Todas as farinhas de maçã foram boas antioxidantes e a fuji destacou-se inibindo Pseudomonas aeruginosa (78,6±3,1μg/mL). Todos os resíduos mostraram potencial para aproveitamento como produto funcional, seja como fonte de antioxidantes, conservante natural (antimicrobiano) para alimentos secos ou uso suplementar no tratamento de Alzheimer.

Resíduo úmido de cervejaria na terminação de cordeiros em confinamento e seus efeitos sobre as características da carcaça e dos componentes não carcaça / Wet brewery residue in the finishing of feedlot lambs and its effects on the carcass characteristics and non-carcass components

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de níveis crescentes de substituição da silagem de sorgo por resíduo úmido de cervejaria sobre as características da carcaça e dos componentes não carcaça de cordeiros terminados em confinamento. Foram utilizados 24 cordeiros machos, não castrados, oriundos de parto simples e mantidos em baias individuais. Os tratamentos foram constituídos por quatro níveis de substituição de silagem de sorgo por resíduo úmido de cervejaria, sendo: 0%; 33,5%; 66,5% e 100% de substituição. Utilizou-se uma relação volumoso:concentrado de 50:50, com base na matéria seca. O concentrado era constituído por milho desintegrado, farelo de soja e mistura mineral. As dietas eram isoproteicas, contendo 18,81% de proteína bruta. Os cordeiros foram abatidos quando atingiram o escore de condição corporal estabelecido em 3 (escala de 1 a 5). As características de carcaça analisadas não foram influenciadas significativamente (P>0,05) pela substituição de silagem de sorgo por resíduo úmido de cervejaria, sendo obtidos valores médios de 18,92kg para peso de carcaça quente, 18,22 kg para peso de carcaça fria, 47,03% para rendimento de carcaça quente, 45,29% para rendimento de carcaça fria e 3,41% para índice de quebra ao resfriamento. Quanto às proporções dos diferentes cortes comerciais avaliados, em relação ao peso de carcaça fria, foram verificados valores médios de 31,86% para perna, 18,12% para paleta, 39,46% para costilhar e 9,08% para pescoço. As proporções de diafragma, omaso cheio e omaso vazio, em relação ao peso vivo ao abate dos cordeiros, diminuíram linearmente (P≤0,05). As demais variáveis dos componentes não carcaça avaliadas não foram influenciadas (P>0,05) pelos níveis de resíduo úmido de cervejaria das dietas. Pode-se recomendar o uso de resíduo úmido de cervejaria como fonte exclusiva de alimento volumoso quando se utiliza uma relação volumoso:concentrado de 50:50, em base de matéria seca, para terminação de cordeiros em sistema de confinamento.(AU)

The objective of this study was to evaluate the effect of increasing levels of substitution of sorghum silage by wet brewery residue as forage food on carcass characteristics and non-carcass components of lambs finished in feedlot. Twenty four non castrated male lambs, Suffolk breed, single birth were maintained in individual stalls. The treatments consisted of four substitution levels of sorghum silage by wet brewery residue (0%; 33.5%; 66.5% or 100% of substitution). Roughage and concentrate were used at a 50:50 ratio, based on dry matter. The concentrate was composed of ground corn, soybean meal and mineral mixture. The diets were isoproteic containing 18.81% crude protein. The lambs were slaughtered when they reached the body condition score of 3 (ranging from 1 to 5). The carcass traits were not affected significantly (P>0,05) by substitution of sorghum silage by wet brewery residue. The average values of hot carcass weight, cold carcass weight, hot carcass yield, cold carcass yield and cooling weight losses were 18.92 kg, 18.22 kg, 47.03%, 45.29%, 3.41%, respectively. The proportion of commercial cuts in relation to the cold carcass weight, was 31.86% for leg, 18.12% for shoulder, 39.46% for ribs and 9.08% for neck. The proportion of diaphragm, omasum full and empty omasum in relation to body weight at slaughter decreased linearly (P≤0.05). The remaining variables of non-carcass components were not affected (P>0.05) by wet brewery residue inclusion. We recommend the use of wet brewery residue as exclusive source of roughage food when using roughage:concentrate at 50:50 ratio on a dry matter basis, for finishing feedlot lambs.(AU)

Produção biotecnológica de biossurfactante por Lactococcus lactis CECT-4434 a partir de resíduos agroindustriais e avaliação de suas propriedades / Biotechnological production of biosurfactant by Lactococcus lactis CECT- 4434 from agroindustrial residues and evaluation of its properties

A bactéria Lactococcus lactis subsp. lactis CECT-4434 foi empregada para investigar o efeito da composição do meio de cultivo na produção biotecnológica de biossurfactante e, adicionalmente bacteriocina. Utilizou-se resíduos agroindustriais, tais como soro de leite e vinhaça de uva, para formular meios de cultivos mais econômicos e naturais, suplementados sacarose e extrato de levedura. Um planejamento fatorial fracionado 24, com adição de três ensaios nos pontos centrais foi empregado para avaliar a influência destas variáveis. A produção de biossurfactante foi influenciada positivamente pela concentração soro de leite, onde 15 % deste demonstrou melhor resultado reduzindo a tensão superficial em cerca de 18,1 mN/m, alcançando produção máxima de biossurfactante equivalente em surfactina de 11,02 mg/L. Em relação à síntese de bacteriocina, a fonte de carbono adicional (sacarose) interferiu de forma antagonista, ou seja, quanto menor a concentração de sacarose, maior a síntese de bacteriocina (com aumento da zona de inibição em 14,2% contra Staphylococcus aureus CECT-239). Observou-se que o ensaio conduzido em biorreator, sob microaeração com 5% de oxigênio dissolvido, promoveu maior produção de biossurfactante (11,6 mg/L) quando comparados aos estudos conduzidos com maior concentração de oxigênio entre 30 a 100%, com produção em média de 2,3 mg/mL. Destaca-se que nenhum estudo da influência do oxigênio dissolvido, principalmente em microaerofilia, para a produção de biossurfactante por bactérias láticas já havia sido realizado. Ademais, o biossurfactante produzido se mostrou altamente estável frente a valores extremos de pH e temperatura, além de demonstrar notável propriedade antimicrobiana e antiadesiva, inibindo Listeria monocytogenes NADC 2045 e Salmonella entérica CECT-724 em mais de 90%.

Lactococcus lactis subsp. lactis CECT-4434 was used to investigate the effect of the composition of the culture media on the biotechnological production of biosurfactant and bacteriocin additionally. Agroindustrial residues, such as whey and grape vinasse, were used to formulate more economical and natural culture media, supplemented with sucrose and yeast extract. A fractional factorial design 24, with addition of three runs at the central points was used to evaluate the influence of these variables. The biosurfactant production was positively influenced by the concentration of whey, where 15% showed a better result reducing the surface tension by 18.1 mN/m, reaching a maximum production of biosurfactant equivalent in surfactin of 11.02 mg/L. In relation to bacteriocin synthesis, the sucrose interfered in an antagonistic way, that is, the lower the sucrose concentration, the greater the bacteriocin synthesis (with an increase in the zone of inhibition in 14.2% against Staphylococcus aureus CECT-239). It was observed that the bioreactor conducted under microaeration with 5% dissolved oxygen promoted a higher biosurfactant production (11.6 mg/L) when compared to studies conducted with a higher concentration of oxygen between 30 and 100%, with production on average 2.3 mg/mL. It is noteworthy that no study of the influence of dissolved oxygen, mainly in microaerophilic, for the biosurfactant production by lactic acid bacteria had already been carried out. In addition, the biosurfactant produced proved to be highly stable against extreme values of pH and temperature, and demonstrated remarkable antimicrobial and antiadhesive properties, inhibiting Listeria monocytogenes NADC 2045 and Salmonella entérica CECT-724 in more than 90%.

Production of xylanase by a new strain of Thermoascus aurantiacus: obtainment of enzymatic extract with reduced cellulolytic activity for application in pulp and paper industries / Produção de xilanase por nova linhagem de Thermoascus aurantiacus: obtenção de extrato enzimático com reduzida atividade celulolítica para aplicação em indústria de papel e celulose

Xylanases are useful in several industrial segments, including pulp and paper bleaching, animal feed, and bread-making processes. However, the industrial use of these enzymes is closely related to its production cost and its catalytic properties. The process of solid state fermentation enables the use of agro-industrial residues as substrates for microbial cultivation and enzymes production, reducing costs. In the present study, different cultivation parameters were evaluated for the xylanase production by the thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus, by solid state fermentation, using agro-industrial residues as substrates. High production of xylanase (1701.9 U g-1 of dry substrate) was obtained using wheat bran containing 65% of initial moisture, at 120 h of cultivation, and 45°C. The xylanase showed optimal activity at pH 5.0 and 75°C; its stability was maintained at pH 3.0­11.0. The enzyme retained its catalytic potential after 1 h, at 75°C. The enzymatic extract produced under optimized conditions showed reduced activities of endoglucanase and FPase. Our results, including the xylanase production by T. aurantiacus in low-cost cultivation medium, high structural stability of the enzyme, and reduced cellulolytic activity, encourage the application of this enzymatic extract in pulp and paper bleaching processes.

As xilanases apresentam aplicabilidade em diferentes segmentos industriais, como: branqueamento de papel e celulose, ração animal e panificação. No entanto, a utilização industrial dessas enzimas está intimamente relacionada com seu custo de produção e suas propriedades catalíticas. O processo de fermentação em estado sólido possibilita o uso de resíduos agroindustriais como substratos, para o cultivo microbiano e produção de enzimas, reduzindo o custo da produção enzimática. No presente trabalho, diferentes parâmetros de cultivo foram avaliados para produção de xilanase por cultivo em estado sólido do fungo termófilo Thermoascus aurantiacus, utilizando resíduos agroindustriais como substratos. A maior produção de xilanase, 1701,9 U g-1 de substrato seco, foi obtida no cultivo em farelo de trigo, contendo 65% de umidade inicial, em 120 horas de cultivo a 45°C. A xilanase produzida apresentou atividade ótima em pH 5,0 a 75°C, mantendo sua estabilidade em pH 3,0 a 11,0. A enzima manteve seu potencial catalítico após 1 h a 75°C. O extrato enzimático produzido nas condições otimizadas apresentou reduzida atividade de endoglucanase e FPase. Os resultados obtidos no presente trabalho (produção de xilanase pelo fungo em meios de cultivo de baixo custo, elevada estabilidade estrutural da enzima e reduzida atividade celulolítica) estimulam a aplicação desse complexo enzimático em processos de branqueamento de papel e celulose.

Produção de lacase de Pycnoporus sanguineus em meio de cultivo à base de melaço soja / Laccase production by Pycnoporus sanguineus in culture media with soybean molasses / Producción de lacasa de Pycnoporus sanguineus en medio de cultivo con melaza de soja

Lacases são polifenol oxidases que utilizam a capacidade redox de íons cobre para reduzir oxigênio a água e oxidar um substrato fenólico. A síntese e secreção de lacases de basidiomicetos dependem de vários fatores como os nutrientes presentes no meio de cultura. Visando à produção de lacase, Pycnoporus sanguineus foi cultivado em meio contendo melaço de soja como única fonte de carbono, ureia como fonte de nitrogênio suplementar em diferentes concentrações (0,6; 1,2; 2,4; 4,8 e 9,6 g/L de nitrogênio) e diferentes concentrações de CuSO4 (0, 150, 200, 250 e 300 µM). O extrato enzimático produzido nas melhores condições de cultivo foi utilizado para a descoloração dos corantes remazol azul brilhante R (antraquinona), amarelo 145, preto 5, vermelho 195 (azo) e verde malaquita (trifenilmetano). As concentrações de nitrogênio não afetaram a produção de lacase, exceto a maior concentração (9,6 g/L) que reduziu a atividade enzimática. A adição de cobre ao meio de cultivo (150 µM) aumentou a atividade de lacase em 112%. A maior atividade de lacase (~34300 U/L) promoveu a descoloração dos corantes remazol azul brilhante R (67,5%) e verde malaquita (28,3%) em 24h, sendo os corantes azo descoloridos apenas parcialmente. Concluiu-se que o melaço de soja é um resíduo agroindustrial adequado para produção de lacase de P. sanguineus com potencial para degradação de corantes.

Laccases are multicopper oxidases using the redox ability from copper ions to reduce oxygen to water, while oxidizing a phenolic substrate. Laccase synthesis and secretion in basidiomycetes depend on the conditions provided and on the nutrients present in the culture medium. Pycnoporus sanguineus was cultivated in medium containing soybean molasses as the sole carbon source, with urea as the source of supplemental nitrogen at different concentrations (0.6, 1.2, 2.4, 4.8 and 9.6 g/L nitrogen), and different CuSO4 concentrations (0, 150, 200, 250 and 300 µM). The enzymatic extract produced under the best cultivation conditions was used for the depigmentation of remazole brilliant blue R (anthraquinone), yellow 145, black 5, red 195 (azo) and malachite green (triphenylmethane). Nitrogen concentrations did not affect laccase production, except for the higher concentration (9.6 g/L) reducing enzymatic activity. The addition of copper to the culture medium (150 µM) increased laccase activity by 112%. The highest laccase activity (~34300 U/L) promoted the depigmentation of remazol brilliant blue R (67.5%) and malachite green (28.3%) dyes in 24 hours. Azo dyes were only partially discolored. Therefore, it can be considered that soybean molasses is an agro-industrial byproduct suitable for the production of P. sanguineus laccase with potential for dye degradation.

Lacasas son polifenoles oxidasas que utilizan la capacidad redox de iones de cobre para reducir el oxígeno del agua y oxidar un sustrato fenólico. La síntesis y secreción de lacasas de basidiomicetos dependen de las condiciones como los nutrientes presentes en el medio de cultura. Buscando la producción de lacasa, se cultivó Pycnoporus sanguineus en medio que contenía melaza de soja como única fuente de carbono, urea como fuente de nitrógeno suplementar a diferentes concentraciones (0,6, 1,2, 2,4, 4,8 y 9,6 g/L de nitrógeno) y diferentes concentraciones de CuSO4 (0, 150, 200, 250 y 300 µM). El extrato enzimático producido en mejores condiciones de cultivo ha sido utilizado para la decoloración de los colorantes remazol azul brillante R (antraquinona), amarillo 145, negro 5, rojo 195 (azoico) y verde malaquita (trifenilmetano). Las concentraciones de nitrógeno no afectaron la producción de lacasa, excepto la mayor concentración (9,6 g/L) que redujo la actividad enzimática. La adición de cobre al medio de cultivo (150 µM) aumentó la actividad de la lacasa en un 112%. La mayor actividad de lacasa (~34300 U/L) promovió la decoloración de los colorantes remazol azul brillante R (67,5%) y verde malaquita (28,3%) en 24h, siendo que los colorantes azoicos fueran parcialmente decolorados. Se concluye que la melaza de soja es un desecho agroindustrial adecuado para la producción de lacasa de P. sanguineus con potencial para degradación de colorantes.

Production of xylanases by an Aspergillus niger strain in wastes grain / Produção de xilanases por uma linhagem de Aspergillus niger em resíduos de grãos

Many fungi are used in order to extract products from their metabolism through bioprocesses capable of minimizing adverse effects caused by agro- industrial wastes in the environment. The aim of this study was to evaluate the xylanase production by an Aspergillus niger strain, using agro-industrial wastes as substrate. Brewer's spent grain was the best inducer of xylanase activity. Higher levels of xylanase were obtained when the fungus was grown in liquid Vogel medium, pH 5.0, at 30ºC, during 5 days. The temperature for optimum activity was 50ºC and optimum pH 5.0. The enzyme was stable at 50ºC, with a half-life of 240 min. High pH stability was verified from pH 4.5 to 7.0. These characteristics exhibited by A. niger xylanase turn this enzyme attractive for some industrial applications, such as in feed and food industries. Additionally, the use of brewer's spent grain, an abundantly available and low-cost residue, as substrate for xylanase production can not only add value and decrease the amount of this waste, but also reduce xylanase production cost.

Muitos fungos são utilizados com a finalidade de extrair produtos de seu metabolismo, por meio de bioprocessos capazes de minimizar efeitos nocivos que resíduos agroindustriais causam ao meio ambiente. O objetivo deste estudo foi avaliar a produção de xilanases por uma linhagem de Aspergillus niger, empregando resíduos agroindustriais como substrato. O bagaço de malte foi o melhor resíduo indutor da atividade xilanásica. Maiores níveis de xilanases foram obtidos quando o fungo foi cultivado em meio líquido de Vogel, pH 5,0, a 30ºC, durante cinco dias. A temperatura ótima estabelecida para a atividade xilanásica foi a de 50ºC e o pH ótimo 5,0. A enzima foi estável a 50ºC, apresentando uma meia vida de 240 min. Elevada estabilidade enzimática foi verificada entre os pH 4,5 e 7,0. As características bioquímicas exibidas pela xilanase produzida por A. niger tornam esta enzima atraente para determinadas aplicações industriais, como as indústrias de ração animal e alimentícia. Adicionalmente, a utilização do bagaço de malte, um resíduo disponível em abundância e de baixo custo como substrato para a produção de xilanases poderá não somente adicionar valor a este resíduo, como também reduzir os custos de produção destas enzimas.

Fontes de carbono de baixo custo para a produção de xilanase termoestável por Aspergillus niger / Low-cost carbon sources for the production of a thermostable xylanase by Aspergillus niger

A strain of the filamentous fungus Aspergillus niger was isolated and shown to possess extracellular xylanolytic activity. These enzymes have biotechnological potential and can be employed in various industries. This fungus produced its highest xylanase activity in a medium made up of 0.1% CaCO3, 0.5% NaCl, 0.1% NH4Cl, 0.5% corn steep liquor and 1% carbon source, at pH 8.0. A low-cost hemicellulose residue (powdered corncob) proved to be an excellent inducer of the A. niger xylanolytic complex. Filtration of the crude culture medium with suspended kaolin was ideal for to clarify the extract and led to partial purification of the xylanolytic activity. The apparent molecular mass of the xylanase was about 32.3 kDa. Maximum enzyme activity occurred at pH 5.0 and 55-60ºC. Apparent Km was 10.41 ± 0.282 mg/mL and Vmax was 3.32 ± 0.053 U/mg protein, with birchwood xylan as the substrate. Activation energy was 4.55 kcal/mol and half-life of the crude enzyme at 60ºC was 30 minutes. Addition of 2% glucose to the culture medium supplemented with xylan repressed xylanase production, but in the presence of xylose the enzyme production was not affected.

Uma linhagem do fungo filamentoso Aspergillus niger foi isolada e apresentou atividade xilanolítica extracelular. Estas enzimas possuem grande potencial biotecnológico e podem ser aplicadas em diversas indústrias. O fungo produziu sua maior atividade de xilanase em um meio contendo CaCO3 0,1%, NaCl 0,5%, NH4Cl 0,1%, 0,5% água de maceração de milho e 1% de fonte de carbono, em pH 8,0. Um resíduo lignocelulósico de baixo custo (sabugo de milho em pó) mostrou ser um excelente indutor do complexo xilanolítico em A. niger. A filtração do extrato cru com caulim foi ideal para a clarificação do extrato e levou à purificação parcial da enzima. A massa molecular aparente da xilanase foi de 32,3 kDa. A máxima atividade da enzima ocorreu em pH 5,0 e a 55-60ºC. O Km aparente foi de 10,41 ± 0,282 mg/mL e a Vmax foi de 3,32 ± 0,053 U/mg proteína, utilizando-se xilana birchwood como substrato. A energia de ativação foi de 4,55 kcal/mol, e a meia-vida da enzima a 60ºC foi de 30 minutos. A adição de 2% de glicose ao meio de cultura suplementado com xilana reprimiu a produção de xilanase, mas em presença de xilose a produção da enzima não foi afetada.

Caracterización nutricional del residuo del cultivo de la seta Agaricus bisporus como alimento potencial para bovinos / Nutritional characterization of the crop residue of mushroom Agaricus bisporus as a potential feed for cattle / Caracterização nutricional do resíduo da cultura do cogumelo Agaricus bisporus como alimento potencial para bovinos

Cada año la agricultura genera gran cantidad de residuos lignocelulósicos de baja calidad nutricional. Dicha calidad se podría mejorar mediante la utilización de hongos basidiomicetos. El objetivo de este trabajo fue caracterizar el residuo del cultivo comercial de la seta Agaricus bisporus (champiñonaza) como alimento para rumiantes. Se efectuaron análisis bromatológicos (incluyendo el contenido de micotoxinas), se determinó la cinética de degradación in situ, y se estableció la producción de gas in vitro. Al retirar la turba de la champiñonaza se disminuyó el contenido de cenizas en 9% y se aumentó la proteína cruda en 2,7%. La degradabilidad in vitro de la materia seca a las 72 h fue 8,4%. El residuo sin turba contiene 12.7, 29.1, 26.1 y 39.6% de PC, FDN, FDA y cenizas, respectivamente. Este residuo aporta la mayoría de los minerales requeridos en la dieta de bovinos. El 76% de la fracción nitrogenada es insoluble en buffer borato-fosfato y el 83% del nitrógeno total es nitrógeno proteico. No se detectaron niveles restrictivos de micotoxinas. El residuo sin turba tuvo 39,6% degradación efectiva (DE) de la MS en rumen y fue 68% superior al residuo con turba para la hora y el gas acumulado al punto de inflexión y en la tasa máxima de producción de gas. El alto contenido de azufre en el residuo sin turba (2,1%) limita su inclusión a un máximo de 14% en dietas para bovinos.

Ryegrass seeding may be limited by the lack of farming machinery. The aim of this study was to evaluate the establishment of three ryegrass (Lolium sp.) genotypes (annual diploid, annual tetraploid, and hybrid tetraploid) in kikuyu grass pastures (Pennisetum clandestinum) with seeding based on zero tillage. The first agronomic evaluation of ryegrass was conducted 60 days after seeding and then every 35 days until the fourth grazing. For data analysis we used a linear mixed model with grass genotype, topography, and number of cuts as fixed effects. The random effect was the farm. Biomass and establishment percentage were better in the high area (flat terrain) for the three genotypes (p<0.05). Biomass of annual diploid ryegrass was higher in the high and slope area (p<0.05). The leaf/stem ratio, height, length, and width of the last and fully elongated leaf were statistically significant (p<0.05) between the different cuts for all genotypes, showing that grass growth increases with the number of cuts when rational grazing management is provided. The results of this study support the conclusion that greater adaptation of diploid ryegrass associated with Kikuyu grass positively impacts biomass production under zero tillage.

Cada ano na agricultura gera-se uma grande quantidade de resíduos de lignocelulose de baixa qualidade nutricional, que poder-se-iam melhorar por médio da utilização de fungos basidiomicetos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o resíduo da cultura comercial do cogumelo Agaricus bisporus (resíduos da safra de cogumelos) como alimento para ruminantes por médio de diferentes análises bromatológicas (incluindo o conteúdo de micotoxinas) e determinando a cinética de degradação in situ, alem de sua produção de gás in vitro. Ao retirar o lixo dos resíduos da safra de cogumelos, diminuiu-se o conteúdo de cinzas num 9% e aumentou-se a proteína crua num 2,7%. A degradabilidade in vitro da matéria seca as 72 h foi de 8,4%. O resíduo sem lixo contem 12,7; 29,1; 26,1 e 39,6% de PC, FDN, FDA e cinzas, respectivamente, aportando à maioria dos minerais requeridos na dieta de um bovino. Determinouse que o 76% da fração nitrogenada é insolúvel no buffer borato-fosfato e o 83% do nitrogênio corresponde ao nitrogênio proteico, alem disso não se detectaram níveis elevados de micotoxinas. Este resíduo sem lixo apresentou uma degradação efetiva (DE) no rúmen da MS de 39,6% e foi um 68% superior com respeito ao resíduo com lixo para a hora e o gás acumulado ao ponto de inflexão e na taxa máxima de produção de gás. O alto conteúdo de azufre no resíduo sem lixo (2.1%) limita seu nível de inclusão em dietas para bovinos num máximo de 14% da dieta total.

Caracterização e extração de compostos voláteis de resíduos do processamento de maracujá (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa degener) / Characterization and extraction of volatile compounds from passion fruit (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa degener) processing waste

Este estudo objetivou extrair e identificar compostos voláteis presentes nos resíduos de processo de maracujá. Obtiveram-se destilados a partir de resíduos de maracujá através das técnicas de hidrodestilação simples e hidrodestilação com arraste de gás nitrogênio. Os compostos voláteis presentes nos destilados foram capturados por microextração em fase sólida, empregando-se fibra Carboxen/DVB/DMS, e identificados por cromatografia gasosa acoplada com espectrômetro de massa, usando a coluna capilar de sílica fundida CP WAX 52. Foram identificados trinta e um compostos voláteis no extrato obtido pela técnica de hidrodestilação simples, sendo os principais compostos: neral (26,19%), cinamato de metila (18,52%), linalol (16,82%), 1-undecanol (5,60%), cis-óxido de linalol (4,41%), benzaldeído (3,92%) e 1-hexanol (3,48%). Para a hidrodestilação com arraste de gás nitrogênio, trinta compostos foram identificados, sendo que, em maior porcentagem de área, destacaram-se: cinamato de metila (30,41%), neral (24,46%), β-ionona (13,81%), linalol (4,0%) e acido butanoico (2,19%). O presente estudo revelou que os resíduos de maracujá apresentam compostos voláteis que podem ser extraídos na forma de aromas, apresentando potencial para gerar essências naturais com valor agregado.

The aim of this study was to extract and identify volatile compounds from passion fruit residues generated during processing. Distillates of passion fruit residues were obtained from the techniques of simple hydrodistillation and hydrodistillation by passing nitrogen gas. The volatile compounds present in the distillates were captured by solid phase microextraction with Carboxen/DVB/DMS fiber. The volatile compounds were indentified by gas chromatography with mass spectrometry using a fused sillica capillary column with a CP WAX 52 stationary phase. Thirty one compounds were indentified by simple hydrodistillation technique. The main compounds were: neral (26.19%), methyl cinnamate (18.52%), linalool (16.82%), 1-undecanol (5.60%), cis-linalool oxide (4.41%), benzaldehyde (3.92%) and 1-hexanol (3.48%). For the hydrodistillation by passing nitrogen gas, thirty compounds were identified and the ones which presented higher area percentage were: methyl cinnamate (30.41%), neral (24.46%), β-ionone (13.81%), linalool (4.0%) and butanoic acid (2.19%). The present study revealed that passion fruit waste contained volatile compounds that could be extracted as aromas products, presenting potential for the production of value-added natural essences.

Cinética da degradação ruminal de dietas contendo farelo de casca de pequi / Ruminal degradation kinetics of diets with pequi hulls bran

A casca de pequi é um resíduo do processamento do fruto, encontrado em grande volume nas regiões do cerrado brasileiro, que pode constituir uma alternativa para a alimentação de ruminantes. Avaliou-se a cinética da degradação ruminal da matéria seca (MS), proteína bruta (PB) e fibra em detergente neutro (FDN) do farelo da casca de pequi (FCP) e de dietas contendo diferentes níveis do resíduo em substituição ao capim-elefante (CE). Foram utilizados quatro caprinos, machos, portando cânulas ruminais, dispostos em um delineamento experimental de blocos ao acaso com parcela subdividida. Avaliaram-se os parâmetros de degradabilidade do FCP, capim-elefante e de dietas contendo 0, 10, 20 e 30 por cento de FCP em substituição ao CE. Os alimentos foram incubados no rúmen nos tempos de 4, 8, 12, 24, 48, 72 e 96 horas. Os resultados indicaram degradação potencial da MS, PB e FDN do resíduo superiores a 90, 80 e 80 por cento, respectivamente. A adição do FCP em substituição ao CE resultou em maior degradabilidade da matéria seca e fibra em detergente neutro, reflexo da maior fração solúvel e potencialmente degradável da MS do FCP. Para a fração protéica, a adição de FCP correlacionou-se negativamente com a fração solúvel, degradação potencial e efetiva, e positivamente com a fração insolúvel potencialmente degradável. A substituição do capim-elefante por FCP permite melhor aproveitamento da dieta, elevando o aporte de nutrientes ao animal.

The pequi hulls is a waste of pequi processing, found in large volume in the Brazilian Cerrado, which may provide an alternative to ruminants' diet. This experiment was developed to evaluate the ruminal degradation kinects of dry matter (DM), crude protein (CP) and neutral detergent fiber (NDF) of pequi hulls bran (PHB) and experimental diets, with different substitution levels of elephant grass (EG) by pequi hulls bran. Four goats castrated with ruminal cannulas were used in a randomized complete block as experimental design. It was evaluated the ruminal degradation of PHB, elephant grass and four diets with 0, 10, 20 e 30 percent of PHB in substitution to elephant grass. The feeds were incubated in the rumen at times 4, 8, 12, 24, 48, 72 and 96 hours. The results showed that the PHB had high degradation potential DM, CP and NDF, over 90, 80 and 80 percent respectively. The addition of the PHB, replacing the EG, resulted in a higher degradability of dry matter and neutral detergent fiber, because the pequi waste had higher soluble and potentially degradable fraction of DM than elephant grass. The PHB addition was negatively correlated with the soluble CP and with the potential and effective degradation of the CP, and positively correlated with insoluble potentially digestible CP. The EG substitution for PHB allows better utilization of the diets, increasing the nutrient supplies to the animal.

Composição fenólica e atividade antioxidante de resíduos agroindustriais / Phenolic composition and antioxidant activity of agroindustrial residues

Atualmente, são produzidas milhões de toneladas de resíduos provenientes do processamento agroindustrial. Muitos deles são ricos em compostos bioativos sendo potenciais fontes naturais dessas substâncias. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o teor de compostos fenólicos totais, a atividade antioxidante e a composição fenólica de três resíduos gerados por agroindústrias brasileiras: bagaço de uva Isabel (BI) (Vitis labrusca), bagaço de uva Verdejo (BV) (Vitis vinifera) e bagaço de goiaba (BG) (Psidium guajava). Os resultados do teor de compostos fenólicos totais (mg GAE g-1) encontrados nos extratos etanólicos e aquosos dos resíduos foram, respectivamente: BV (20,94±0,46; 8,03±0,43)> BI (16,57±0,19; 4,41±0,01)> BG (3,41±0,09; 1,88±0,06). Alta atividade antioxidante, principalmente em BV e BI, foi verificada nos ensaios realizados (ABTS ●, DPPH ● e auto-oxidação do sistema beta-caroteno/ácido linoléico). Uma forte correlação positiva entre atividade antioxidante e o teor de compostos fenólicos totais foi encontrada. Os compostos fenólicos encontrados, por cromatografia gasosa com espectrometria de massas (CG-EM), foram: ácido gálico, epicatequina, quercetina (BV, BI e BG); ácido isovanílico (BI, BG); ácido p-cumárico (BI); ácido caféico e resveratrol (BV, BI). Esses resultados mostram que os resíduos agroindustriais analisados, particularmente os vinícolas, são ricos em substâncias bioativas e podem ser explorados pela indústria de alimentos e farmacêutica.

Nowadays, the agro-industrial processing produces millions of tons of wastes. Many of them are rich in bioactive compounds, being a potential natural source of these substances. This study aimed to evaluate the content of total phenolics, antioxidant activity and phenolic composition of residues generated by three Brazilian agribusiness: Isabel grape pomace (PI) (Vitis labrusca), Verdejo grape pomace (PV) (Vitis vinifera) and guava pomace (PG) (Psidium guajava). The results of total phenolics content (mg GAE g-1) found in the ethanol and aqueous extracts of residues were: PV (20.94±0.46; 8.03±0.43)>PI (16.57±0.19; 4.41±0.01)>PG (3.41±0.09; 1.88±0.06). High antioxidant activity of these extracts, particularly PV and PI, was found by the methods DPPH ●, ABTS ● and beta-carotene bleaching method. A strong positive correlation between antioxidant activity and content of total phenolic compounds was found. The following phenolic compounds were found by gas chromatography with mass spectrometry (GC-MS): gallic acid, epicatechin, quercetin (PV, PI and PG); isovanilic acid (PI, PG), p-coumaric acid (PI), caffeic acid and resveratrol (PV, PI). The results show that these residues, particularly the wineries, are rich in bioactive substances and should be exploited by the food industry and pharmaceuticals.

Produção de conídios de Metarhizium anisopliae em meio sólido à base de resíduos agroindustriais / Production of conidia of Metarhizium anisopliae in solid media based on agroindustrial residues

As crescentes despesas com o custo do meio para o cultivo de Metarhizium anisopliae levantam a necessidade de averiguar a eficiência de alguns resíduos agroindustriais que, além de propriedades nutricionais importantes, possuem grande disponibilidade e baixo custo. Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de Tecnologia das Fermentações, UNIOESTE, Campus de Cascavel, PR. Neste trabalho, foram avaliados como substratos arroz polido (meio padrão), arroz vermelho, arroz polido suplementado com melaço (2,5%, 5% e 10%), resíduo de cervejaria, resíduo de fecularia, arroz polido + resíduo de cervejaria (1:1) e arroz polido + resíduo de fecularia (1:1). Os experimentos foram realizados em triplicata, em frascos Erlernmeyer de 250 mL contendo 30 g do substrato (ou 15 g de cada, quando em mistura) e umidade de 70 ± 10%. Os frascos foram inoculados com 0,5 mL da suspensão de conídios (1 × 108 conídios/mL) e incubados em BOD (25 ± 1o C, fotofase 12h, 7 dias). Dentre os meios testados, verificou-se uma elevada produção de conídios no meio composto por arroz + resíduo de cervejaria (11,3 × 108 conídios/g de substrato) e no arroz (9,6 × 108 conídios/g). Os conídios produzidos no meio de arroz + resíduo de cervejaria apresentaram atividade inseticida frente a Spodoptera frugiperda semelhante a dos conídios produzidos no arroz. Este novo meio de cultivo poderá proporcionar uma redução de custo de aproximadamente 50%, representando uma alternativa viável para a produção do fungo.

Increasing costs of substrate for production of Metarizhiuma nisopliae raise the necessity of investigating the efficiency of some agro-industrial residues that, in addition to important nutritional properties, are widely available at low cost. The assays were conducted at the Fermentation Technology Laboratory, UNIOESTE, Cascavel, PR, Brazil. In this work, substrates such as polished rice (standard media), red rice, polished rice + sugar molasses (2.5%, 5% and 10%), brewery residue, cassava residue, polished rice + brewery residue (1:1) and polished rice + cassava residue (1:1) were evaluated. The experiments were carried out in triplicate, in Erlernmeyer flasks of 250 mL, containing 30 g of the substrate (or 15 g of each one, when as mixture) and moisture content of 70 ± 10%. The flasks were inoculated with 0.5 mL of conidia suspension (1 × 108 conidia/mL) and then incubated in controlled temperature and light (25 ± 1o C, 12 hours photophase, 7 days). High conidial production was verified in rice + brewery residue media (11.30 × 108 conidia/g of substrate and in the polished rice (9.59 × 108 conidia/g of substrate). The conidia produced in rice + brewery residue media showed an insecticidal activity against Spodoptera frugiperda similar to that attained with the conidia produced in rice. This new culture media may provide a reduction of approximately 50% in the production cost, thus presenting a viable alternative for the fungus production.

Frações fibrosas da silagem de resíduo de manga com aditivos / Fibrous fractions of mango residue silage with additives

Com o objetivo de avaliar as diferentes frações fibrosas da silagem de resíduo de manga em mistura com diferentes aditivos, em níveis crescentes de adição, foi conduzido este estudo. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com três repetições, sendo os tratamentos dispostos em um esquema fatorial do tipo (4 x 3) + 1, sendo quatro aditivos (milho desintegrado com palha e sabugo (MDPS), palha de feijão (PF), sabugo de milho (SM) e casca de café (CC)) em três níveis de adição (10, 20 e 30 por cento) e um tratamento testemunha (resíduo de manga puro ensilado). O material experimental foi ensilado em silos de PVC adaptados com válvula tipo "Bunsen" com capacidade para aproximadamente 3 kg cada. Todos os aditivos utilizados elevaram os teores de MS. Os aditivos PF, SM e CC elevaram os teores de FDN, FDA e celulose. Quanto aos teores de hemicelulose, apenas o aditivo SM promoveu aumento com a elevação dos níveis de adição. Comportamento semelhante foi observado para o aditivo PF em relação à lignina. Os valores registrados para as diferentes frações fibrosas das silagens, quando se utilizou o MDPS, sofreram reduções em relação ao resíduo de manga ensilado puro, não diferindo, no entanto, com o aumento dos níveis de adição. De maneira geral, a utilização dos demais aditivos, promoveu elevações nos teores das variáveis estudadas.

This study was undertaken with the goal of evaluating the different fibrous fractions of mango residue silage in mixture with different additives at growing levels of addition. The experimental design used was the completely randomized, with three replicates, the treatments being arranged in a 4 x 3 + 1 factorial arrangement, the additives being four (ground ears with husks (GEWH), bean straw (BS), corn cob (CC) and coffee hull (CH)) at three levels of addition (10, 20 and 30 percent) and a control treatment (ensiled unmixed mango residue). The experimental material was ensiled in PVC silos, fitted with a "Bunsen" type valve, with a capacity of about 3 kg each. All the additives utilized raised the DM contents. The additives BS, CC and CH raised the contents of NDF, ADF and cellulose. As regards hemicellulose contents, only the additive CC promoted increases with the rise of the levels of addition. A similar behavior was observed for the additive BS in relation to lignin. When GEWH was used in different levels of addition the fibrous fractions decreased when compared to the control treatment, but the values obtained did not differ statistically. In a general way, the other additives increased the content of the fibrous fractions as well.

Utilization of agroindustrial residues for lipase production by solid-state fermentation / Utilização de resíduos agroindustriais para produção de lipase por fermentação em estado sólido

The aim of this work was to produce lipases by solid-state fermentation (SSF) using, as substrate, agroindustrial residue supplemented with by-products from corn oil refining process or olive oil. For a group of ten fungi strains selected in the first steps, the lipase activity obtained by SSF varied from 7.7 to 58.6 U/g of dry substrate (gds). Among the evaluated strains, the Aspergillus niger mutant 11T53A14 was selected by presenting the best enzymatic production. For the fermentation tests, two substrates were also investigated: wheat bran and corn cob, both supplemented with olive oil. The best results were obtained with wheat bran. Additionally, three industrial by-products from corn oil refining (soapstock, stearin and fatty acids) were evaluated as substitutes to the olive oil in the function of lipases production inducer. Among them, soapstock and stearin were the best inducers, whereas fatty acids presented an inhibitor effect. The highest lipase activities using soapstock, stearin and fatty acids were 62.7 U/gds, 37.7 U/gds and 4.1 U/gds, respectively.

O objetivo deste trabalho foi produzir lipases por fermentação em estado sólido (FES) utilizando, como substrato, resíduo agroindustrial enriquecido com subprodutos do processo de refino do óleo de milho ou óleo de oliva. Para um conjunto de dez linhagens de fungos selecionadas nas primeiras etapas, a atividade lipásica obtida por FES variou de 7,7 a 58,6 U/g de substrato seco (gss). Dentre as linhagens avaliadas, o mutante Aspergillusniger 11T53A14 foi selecionado por apresentar a melhor produção enzimática.Para os testes de fermentação, dois substratos foram investigados: farelo de trigo e sabugo de milho, ambos enriquecidos com óleo de oliva. Nestes testes, os melhores resultados foram obtidos com farelo de trigo. Adicionalmente, três subprodutos industriais do refino do óleo de milho (borra, estearina e ácidos graxos) foram avaliados como substitutos do óleo de oliva na função de indutor para a produção de lipases. Dentre eles, borra e estearina demonstraram ser melhores indutores, enquanto ácidos graxos apresentaram um efeito inibidor. As mais altas atividades lipásicas utilizando borra, estearina e ácidos graxos foram 62,7 U/gss, 37,7 U/gss e 4,1 U/gss, respectivamente.